關於異種金屬焊接的常識

關於異種金屬焊接的常識

一、異種金屬焊接存在的問題

異種金屬的焊接在我們超聲波行業經常會遇到三種材質銅

、鋁
、鎳之間相互進行焊接，且超聲波焊接後導電性以及強度性能良好。

異yi種zhong金jin屬shu焊han接jie所suo存cun在zai的de一yi些xie固gu有you問wen題ti阻zu礙ai了le它ta的de發fa展zhan
，如ru異yi種zhong金jin屬shu熔rong合he區qu的de構gou成cheng和he性xing能neng，異yi種zhong金jin屬shu焊han接jie結jie構gou的de破po壞huai多duo半ban發fa生sheng在zai熔rong合he區qu
，由you於yu靠kao近jin熔rong合he區qu各ge段duan上shang焊han縫feng結jie晶jing特te點dian不bu同tong，又you易yi形xing成cheng性xing能neng不bu好hao的de、成分變化的過渡層。

另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)處(chu)在(zai)高(gao)溫(wen)的(de)時(shi)間(jian)長(chang)
，這(zhe)一(yi)區(qu)域(yu)的(de)擴(kuo)散(san)層(ceng)會(hui)擴(kuo)大(da)，會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)使(shi)金(jin)屬(shu)的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)性(xing)增(zeng)加(jia)。而(er)且(qie)異(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)焊(han)接(jie)時(shi)或(huo)焊(han)後(hou)經(jing)熱(re)處(chu)理(li)或(huo)經(jing)高(gao)溫(wen)運(yun)行(xing)後(hou)，經(jing)常(chang)發(fa)現(xian)低(di)合(he)金(jin)一(yi)側(ce)的(de)碳(tan)通(tong)過(guo)焊(han)縫(feng)邊(bian)界(jie)向(xiang)高(gao)合(he)金(jin)焊(han)縫(feng)中(zhong)“遷移”的現象
，分別在熔合線兩側形成脫碳層和增碳層
，在低合金一側母材形成脫碳層，在高合金焊縫一側形成增碳層。

防礙和阻止異種金屬結構的使用和發展主要表現在以下幾個方麵：

1.在室溫下，異種金屬焊接接頭區的機械性能（如拉伸
、衝擊、彎曲等）一般優於被焊母材的性能，但高溫下或高溫長期運行後，接頭區的性能劣於母材。

2.在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)焊(han)縫(feng)與(yu)珠(zhu)光(guang)體(ti)母(mu)材(cai)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)馬(ma)氏(shi)體(ti)過(guo)渡(du)區(qu)，該(gai)區(qu)韌(ren)性(xing)較(jiao)低(di)
，是(shi)一(yi)個(ge)高(gao)硬(ying)度(du)脆(cui)性(xing)層(ceng)，也(ye)是(shi)導(dao)致(zhi)構(gou)件(jian)失(shi)效(xiao)破(po)壞(huai)的(de)薄(bo)弱(ruo)區(qu)，它(ta)會(hui)降(jiang)低(di)焊(han)接(jie)結(jie)構(gou)的(de)使(shi)用(yong)可(ke)靠(kao)性(xing)。

3.焊後熱處理或高溫運行過程中碳遷移會導致在熔合線兩側分別形成增碳層和脫碳層。一般認為脫碳層由於碳的減少而導致該區域組織、性能發生較大變化（一般是劣化）
，從而使得該區域容易在服役過程中發生早期失效。很多服役中的高溫管線或者試驗中的高溫管線的失效部位都集中在脫碳層。

4.失效與時間

、溫度和交變應力等條件有關。

5.焊後熱處理不能消除接頭區的殘餘應力分布。

6.化學成分的不均勻性。

異yi種zhong金jin屬shu焊han接jie的de時shi候hou
，由you於yu焊han縫feng兩liang側ce的de金jin屬shu和he焊han縫feng的de合he金jin成cheng分fen有you著zhe明ming顯xian的de差cha別bie
，焊han接jie過guo程cheng中zhong，母mu材cai和he焊han材cai都dou會hui熔rong化hua並bing相xiang互hu混hun合he，混hun合he的de均jun勻yun程cheng度du隨sui著zhe焊han接jie工gong藝yi的de改gai變bian而er改gai變bian
，而er且qie焊han接jie接jie頭tou不bu同tong的de位wei置zhi，混hun合he均jun勻yun程cheng度du也ye有you很hen大da差cha異yi，這zhe就jiu造zao成cheng了le焊han接jie接jie頭tou化hua學xue成cheng分fen的de不bu均jun勻yun性xing。

7.金相組織的不均勻性。

由(you)於(yu)焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)不(bu)連(lian)續(xu)，經(jing)曆(li)了(le)焊(han)接(jie)熱(re)循(xun)環(huan)後(hou)，焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)各(ge)個(ge)區(qu)域(yu)出(chu)現(xian)不(bu)同(tong)的(de)組(zu)織(zhi)
，往(wang)往(wang)在(zai)某(mou)些(xie)區(qu)域(yu)出(chu)現(xian)極(ji)其(qi)複(fu)雜(za)的(de)組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)。

8.性能的不連續性。

焊接接頭的化學成分和金相組織的差異
，帶來了焊接接頭力學性能的不同。沿焊接接頭的各個區域強度、硬度
、塑性、韌性、衝擊性能、高溫蠕變、chijiuxingnengdouyouhendachabie。zhezhongxianzhudebujunyunxingshidehanjiejietoubutongquyuzaixiangtongdetiaojianxia，biaoxianchulaidexingweiyouhendadechayi，chuxianruohuaquyuheqianghuaquyu，youqishizaigaowendetiaojianxia，yizhongjinshuhanjiejietouzaifuyiguochengzhongjingchangchuxianzaoqishixiao。

二、不同焊接方法焊接異種金屬時的特點

大da多duo數shu焊han接jie方fang法fa都dou可ke用yong於yu異yi種zhong金jin屬shu的de焊han接jie，但dan在zai選xuan擇ze焊han接jie方fang法fa及ji製zhi定ding工gong藝yi措cuo施shi時shi，仍reng應ying考kao慮lv異yi種zhong金jin屬shu焊han接jie時shi的de特te點dian。根gen據ju母mu材cai和he焊han接jie接jie頭tou不bu同tong的de要yao求qiu，熔rong焊han、壓焊及其他焊接方法在異種金屬焊接中都有所應用
，但也都各有其優缺點。

1.熔焊

異種金屬焊接中應用較多的是熔焊方法
，常用的熔焊方法有焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護電弧焊、電渣焊、等離子弧焊
、電子束焊、激光焊等。為了減少稀釋

，降低熔合比或控製不同金屬母材的熔化量，通常可選用熱源能量密度較高的電子束焊
、激光焊等離子弧焊等方法。

為了減小熔深，可以采取間接電弧
、擺動焊絲、帶狀電極、附加不通電焊絲等工藝措施。但無論如何，隻要是熔焊，總有部分母材熔入焊縫而引起稀釋，另外，還會形成諸如金屬間化合物
、共晶體等。為了減輕這類不利影響，必須控製和縮短金屬在液態或高溫固態下的停留時間。

raner
，jinguanronghanfangfahegongyicuoshibuduangaijinhewanshan，querengrannanyijiejuesuoyouyizhongjinshuhanjieshidewenti
，yinweijinshuzhongleifanduo，xingnengyaoqiuyouduozhongduoyang
，jietouxingshiyougebuxiangtong
，xuduoqingkuangxiahaixuyaocaiyongyahanhuoqitadehanjiefangfalaijiejuetedingdeyizhongjinshujietoudehanjiewenti。

2.壓焊

daduoshuyahanfangfadouzhijiangbeihanjinshujiarezhisuxingzhuangtaihuoshenzhibujiare
，eryishijiayidingdeyaliweijibentezheng。yuronghanxiangbi
，zaihanjieyizhongjinshujietoushiyahanjuyouyidingdeyouyuexing，zhiyaojietouxingshiyunxu，hanjiezhiliangyounengmanzuyaoqiu
，caiyongyahanwangwangshibijiaohelidexuanze。

壓焊時，異種金屬交界表麵可以熔化，也可以不熔化
，但由於有壓力的作用
，即使表麵有熔化金屬存在，也會被擠壓而排出（如閃光焊和摩擦焊）
，隻有少數情況下壓焊後還保留了曾經熔化的金屬（如點焊）。

壓ya焊han由you於yu不bu加jia熱re或huo加jia熱re溫wen度du低di
，可ke以yi減jian輕qing或huo避bi免mian熱re循xun環huan對dui母mu材cai金jin屬shu性xing能neng的de不bu利li影ying響xiang，防fang止zhi產chan生sheng脆cui性xing的de金jin屬shu間jian化hua合he物wu。某mou些xie形xing式shi的de壓ya焊han甚shen至zhi能neng將jiang已yi產chan生sheng的de金jin屬shu間jian化hua合he物wu從cong接jie頭tou中zhong擠ji壓ya出chu去qu。此ci外wai
，壓ya焊han時shi也ye不bu存cun在zai因yin稀xi釋shi而er引yin起qi的de焊han縫feng金jin屬shu性xing能neng變bian化hua問wen題ti。

不過，大多數壓焊方法對接頭形式是有一定要求的，例如點焊、縫焊
、超聲波焊必須用搭接接頭
；摩擦焊時至少有一個工件必須具有旋轉體的截麵

；爆炸焊隻適用於較大麵積的連接等。壓焊設備目前也還不普及。這些無疑地都限製了壓焊的應用範圍。

3.其他

除chu熔rong焊han和he壓ya焊han外wai，還hai有you一yi些xie可ke以yi用yong於yu異yi種zhong金jin屬shu焊han接jie的de方fang法fa。例li如ru釺qian焊han就jiu是shi釺qian料liao與yu母mu材cai之zhi間jian的de異yi種zhong金jin屬shu焊han接jie方fang法fa，不bu過guo這zhe裏li所suo討tao論lun的de則ze是shi較jiao特te殊shu的de釺qian焊han方fang法fa。

有一種方法稱作熔焊——釺焊，即對異種金屬接頭中低熔點母材一側為熔焊，對高熔點母材—側ce為wei釺qian焊han。而er且qie通tong常chang是shi以yi低di熔rong點dian母mu材cai相xiang同tong的de金jin屬shu為wei釺qian料liao。因yin此ci
，釺qian料liao與yu低di熔rong點dian母mu材cai之zhi間jian就jiu是shi同tong種zhong金jin屬shu的de熔rong焊han過guo程cheng
，不bu存cun在zai特te殊shu困kun難nan。釺qian料liao與yu高gao熔rong點dian母mu材cai之zhi間jian則ze是shi釺qian焊han過guo程cheng，母mu材cai不bu發fa生sheng熔rong化hua、結晶
，可以避免許多焊接性方麵的問題，但要求釺料對母材能良好潤濕。

另(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)稱(cheng)作(zuo)共(gong)晶(jing)釺(qian)焊(han)或(huo)共(gong)晶(jing)擴(kuo)散(san)釺(qian)焊(han)。這(zhe)是(shi)將(jiang)異(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)加(jia)熱(re)到(dao)一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)，使(shi)兩(liang)種(zhong)金(jin)屬(shu)在(zai)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)處(chu)形(xing)成(cheng)低(di)熔(rong)點(dian)的(de)共(gong)晶(jing)體(ti)
，該(gai)低(di)熔(rong)點(dian)共(gong)晶(jing)體(ti)在(zai)此(ci)溫(wen)度(du)下(xia)呈(cheng)液(ye)態(tai)，實(shi)質(zhi)上(shang)成(cheng)了(le)一(yi)種(zhong)不(bu)用(yong)外(wai)加(jia)釺(qian)料(liao)的(de)釺(qian)焊(han)方(fang)法(fa)。

dangran
，zheyaoqiuliangzhongjinshuzhijiannenggouxingchengdirongdiandegongjingti。yizhongjinshukuosanhanshijiaruzhongjiancengcailiao
，zaihendiyalixiajiareshizhongjiancengcailiaoronghua
，huoyubeihanjinshujiechuxingchengdirongdiangongjingti，cishixingchengdebocengyeti，jingyidingshijiandebaowenguocheng，shizhongjiancengcailiaoquanbukuosandaomucaizhongbingjunyunhua，jiunengxingchengmeiyouzhongjiancailiaodeyizhongjinshujietou。

這類方法在焊接過程中都會出現少量液態金屬。因而又被稱作液相過渡焊，他們的共同特點就是接頭中不存在鑄造組織。

三、焊接異種金屬的注意事項

1.考慮焊件的物理
、力學性能和化學成分

a.根gen據ju等deng強qiang度du的de觀guan點dian
，選xuan擇ze滿man足zu母mu材cai力li學xue性xing能neng的de焊han條tiao，或huo結jie合he母mu材cai的de可ke焊han性xing，改gai用yong非fei等deng強qiang度du而er焊han接jie性xing好hao的de焊han條tiao，但dan考kao慮lv焊han縫feng的de結jie構gou形xing式shi，以yi滿man足zu等deng強qiang度du、等剛度要求。

b.使其合金成分符合或接近母材。

c.母材含C、S、P有害雜質較高時
，應選擇抗裂性能和抗氣孔性能較好的焊條。建議選用氧化鈦鈣型焊條。如果尚不能解決，可選用低氫鈉型焊條。

2.考慮焊件的工作條件和使用性能

a.在承受動載荷和衝擊載荷的情況下，除保證強度外
，對衝擊韌性、延伸率均有較高要求，應一次選用低氫型、鈦鈣型和氧化鐵型焊條。

b.接觸腐蝕介質的，必須根據介質的種類、濃度
、工作溫度以及區分是一般服飾還是晶間腐蝕等，選用合適的不鏽鋼焊條。

c.在磨損條件下工作時，應區分是一般還是受衝擊磨損，是常溫還是高溫下磨損。

d.非常溫條件下工作時，應選用相應的保證低溫或高溫力學性能的焊條。

3.考慮焊件的集合形狀複雜程度
，剛度大小，焊接破口的製備情況和焊接位置。

a.xingzhuangfuzahuodahoududehanjian，hanfengjinshuzailengqueshishousuoyinglida
，rongyichanshengliewen
，bixuxuanyongkangliexingnengqiangdehantiao

，rudiqingxinghantiao，gaorenxinghantiaohuoyanghuatiexinghantiao。

b.受條件限製不能翻轉的焊件，需選用能全位置焊接的焊條。

c.焊接部位難以清理的焊件

，選用氧化性強的，對氧化皮和油汙不敏感的酸性焊條，以免產生氣孔等缺陷。

4.考慮施焊工地設備

在沒有直流焊機的地方，不宜選用限用直流電源的焊條，而應選用交直流電源的焊條。某些鋼材（如珠光體耐熱鋼）需焊後消除熱應力，但受設備條件限製（或本身結構限製）不能進行熱處理時。應改用非母材金屬材料焊條（如奧氏體不鏽鋼），可不必焊後熱處理。

5.考慮改善焊接工藝和保護工人的身體健康

在酸性焊條和堿性焊條都可以滿足要求的地方，應盡量采用酸性焊條。

6.考慮勞動生產率和經濟合理性

在使用性能相同的情況下
，應盡量選用價格較低的酸性焊條
，而不用堿性焊條，在酸性焊條中又以鈦型
、鈦鈣型為貴，根據我國礦藏資源情況
，應大力推廣鈦鐵型藥皮的焊條。